虚拟机中的通信机制的安全问题研究

自从1960年前后IBM成功推出VM/370,虚拟机的发展已经有了40多年的历史,尤其是最近几年VMware和Xen等针对X86架构的虚拟机产品的问世把对虚拟机的研究推到了工业界和研究界的前沿。人们在考虑虚拟机带来资源利用率提高的同时,也在关注着虚拟机的引入对计算机网络信息安全的影响。虚拟化能实现部分隔离功能,能增加系统的安全性。本文对完全硬件仿真虚拟机、半虚拟化虚拟机以及操作系统级虚拟机中的通讯机制的安全性进行分析,详细描述了目前的研究情况、存在的问题以及一些有针对性的优化方法。     

操作系统VM370导引(续)

15.性能任何一个计算机系统的性能是由其在处理必须做的工作时的效率和速度如何来评价的。影响 VM/370系统性能的因素有以下一些:·所用的系统/370型号·处于执行中的虚拟机总数·虚拟机中所使用的操作系统类型·每台虚拟机所进行的工作类型·一级页面调动设备的类型、容量以及个数·可用的通道数·通道操作的方式,成组多路开关或选择器     

Open Source

“虚拟机”这个词,最近几年是越来越火。当然,在不同的领域和不同的层面,“虚拟机”代表的含义稍有不同。比如在语言领域,虚拟机是类似JVM 这样用于模拟 CPU 和内存并解释特定字节码的解释器;在系统级,虚拟机也指和 Vmware 之类能够模拟包括 CPU、内存、硬盘、I/O 在内完整硬件的仿真环境。从某个角度讲,只有 Vmware 这样的系统才能称得上真正的虚拟机,它能够完全模拟硬件,能够运行真实二进制代码。这种尽可能接近“真实”的好处是巨大的,但是缺点也非常明显,那就是性能。像 VMware 这样典型的虚拟机通常只     

基于硬件虚拟化的虚拟机文件完整性监控

为保护虚拟机敏感文件的完整性,针对外部监控中基于指令监控方式性能消耗大、兼容性低和灵活性差等缺点,提出一种基于硬件虚拟化的文件完整性监控（OFM）系统。该系统以基于内核的虚拟机（KVM）作为虚拟机监视器,可动态实时地配置敏感文件访问监控策略;OFM可修改虚拟机系统调用表项以透明拦截文件操作相关系统调用,以监控策略为依据判定虚拟机进程操作文件的合法性,并对非法进程进行处理。在虚拟机中采用性能测试软件Unixbench进行仿真,其中OFM在文件监控方面优于基于指令的监控方式,且不影响虚拟机其他类型系统调用。实验结果表明,OFM可以有效地监控虚拟机文件的完整性,具有更好的兼容性、灵活性和更低的性能损耗。     

跨平台系统级虚拟机的访存优化

跨平台系统级虚拟机软件模拟访存操作效率低,严重影响了虚拟机的性能.为提高跨平台虚拟机访存效率,提出了一种使用宿主系统TLB硬件、加速跨平台系统级虚拟机访存地址转换的软硬件协同优化方法.该方法相对于软件访存模拟方法,有效利用了宿主系统的硬件资源,提高了跨平台系统级虚拟机执行访存操作效率.实验结果表明该方法将虚拟机系统的整体性能提高了近15%.提出的方法已实际应用在龙芯系统级跨平台虚拟机中.     

基于Alpha处理器的系统级仿真实现

以Alpha处理器作为实现平台,将系统仿真软件QEMU移植到Alpha上,使基于x86结构的Linux操作系统可以运行在系统虚拟机中,实现Alpha处理器与x86程序的兼容。对该虚拟机进行性能测试,通过统计代码膨胀率,找出制约虚拟机性能的指令类型,为虚拟机性能优化工作提供参考数据。     

实而不“虚” 三大王牌虚拟机评测

有些特殊的操作往往需要在虚拟机中完成,不过虚拟机软件有不少,哪个功能更强大,哪个更适合我们使用?本期研究室对三大王牌虚拟机进行测试,让它们一较高下。虚拟机软件,主要就是在当前系统下安装运行其他系统,它的应用范围非常广。比如企业用户,他们可以在一台安装Windows8的电脑上安装Linux系统,用于运行企业所需的Linux程序(而     

面向数据中心的虚拟机部署及优化算法

虚拟机动态配置是解决数据中心能耗低效的有效方法。针对动态配置过程中的虚拟机部署及优化问题展开研究,提出一种新的面向系统能耗的虚拟机部署算法以及基于主动迁移的优化策略。为了降低系统能耗,新算法采用基于服务器利用率的最佳适配降序算法求解虚拟机部署方案;同时为了适应应用负载的动态变化,新算法启动主动迁移策略对部署方案进行优化,即通过启发式算法在当前部署的基础上搜索使系统能耗更低的优化方案,并根据新部署对虚拟机执行主动迁移。考虑到迁移会导致应用服务质量降级和额外能耗,新算法通过在优化策略中设置基于服务器利用率的启动门限,对虚拟机主动迁移频率进行控制。仿真实验表明,所提算法在系统能耗、虚拟机迁移频率、服务器状态切换频率以及服务质量等多项性能指标上均有显著提高     

基于显卡直接分配的虚拟机图形加速系统①

介绍了设计并实现的基于显卡直接分配的虚拟机图形加速系统Gracias,它的思想是把显卡直接分配给某一台完全虚拟化的虚拟机使用。这样一来,虚拟机中显卡的设备驱动程序对于显卡的使用和访问操作就不会被虚拟机监控器所拦截,也不用通过软件模拟的方式来处理这些访问请求,而是直接交给真实的硬件去完成。这使得对图形处理要求很高的程序在虚拟机中可以获得比普通虚拟化方法高很多的性能提升。     

云数据中心基于温度感知的虚拟机迁移模型

提出云数据中心基于温度感知的虚拟机迁移模型TA-VMM.TA-VMM迁移时着重考虑物理主机处理器的温度情况和物理主机负载均衡情况.在物理主机状态检测阶段寻找出候选迁移主机MigrationFromHosts;在虚拟机选择阶段寻找出候选迁移虚拟机列表VmstoMigrateList;在最后的虚拟机放置阶段完成候选迁移虚拟机的重新放置.CloudSim云计算模拟器仿真结果表明,TA-VMM中温度阈值对云数据中心的性能影响十分重要,TA-VMM比其他虚拟机迁移模型具有更低的能量消耗.     

操作系统VM370导引

VM370是管理物理计算机系统的一个系统控制程序,是美国 IBM 公司近几年来完成的一个虚拟机操作系统,当然比 OS360先进。它包括控制程序(CP)、会话监督系统(CMS)、远程 spooling 通信子系统(RSCS)和交互型问题控制系统(IPCS)四部分。VM370广泛应用于 IBM 系统的机器,如 IBM370系列、IBM4300系列等。算是一项较成熟的技术。     

云计算中面向能耗降低的虚拟机多资源放置算法

为降低云计算系统产生的能耗,实现系统多类型资源的合理利用,提出虚拟机多资源能耗优化放置模型,并给出虚拟机多目标资源随机多组优化算法(RMRO)。RMRO算法随机生成多组虚拟机放置序列,并对每组序列进行优化,从中选出最优的序列作为最终的虚拟机序列。基于RMRO,进一步提出了3种虚拟机放置序列的再优化策略,通过实验对比,选择MMBA策略作为最佳策略。仿真结果表明,RMRO相比传统的MBFD和MBFH算法,能明显降低数据中心的能耗,同时使系统多种资源利用更合理。     

基于寄存器引擎的64位虚拟机的实现

目前虚拟机技术广泛应用于代码移植、跨平台计算和模拟硬件机器等领域。该技术以软件的方式构建通用机器硬件的仿真环境,实现机器字节码在处理器中的运算过程。在介绍虚拟机原理的基础上,设计并实现了基于寄存器引擎的64位虚拟机,初步模拟了Intel x86的指令执行过程。     

IBM4300处理机的虚拟存贮器

IBM4300处理机是七九年推出的中小型系列机。是370系统的扩展,和370系统相容。它既可在370系统方式控制下运行,也可在370系统不具有的扩充的控制程序支持ECPS:虚拟存贮器扩充方式VSE下运行。VSE方式在OS/VSl,VM/370程序支持下不能使用。它提供了新的存贮器控制设备,即一级定址设备。其特点是:·单虚拟空间,最大为16777216字节·提供10条新的页面控制指令和处理机存贮器目录PSD。以内部地址翻译机构IAT代替了370系统的动态地址翻译DAT和通道     

多线程ARM虚拟机的设计与实现

虚拟机技术广泛应用于代码移植、跨平台计算和模拟硬件机器、嵌入式系统模拟等领域.该技术以软件的方式构建通用机器的硬件的仿真环境,实现机器指令在处理器中的运算过程.在介绍了虚拟机原理的基础上,设计并实现了基于多线程的ARM虚拟机,初步模拟了ARM9的指令执行过程.     

字节码虚拟机的构造和验证

提出一种虚拟机构造和验证方案.给出字节码程序运行环境BVM(bytecode virtual machine)的形式化定义;采用X86机器语言构造虚拟机CertVM(certified virtual machine);并证明该虚拟机实现符合相应程序规范并和BVM之间具有模拟关系.利用辅助工具Coq给出证明,所有证明均可机器自动检查.CertVM确保在硬件环境满足其语义规范的情况下,已验证的字节码程序能够在给定虚拟机环境中正常运行.给出的方案不仅为虚拟机验证提供理论基础,而且为可信软件构造提供了一种有益的尝试.     

基于QEMU的外部总线仿真技术

综合嵌入式系统通过外部总线实现各个子系统之间的通信连接。为解决综合嵌入式系统的接口测试问题,采用系统虚拟机仿真综合嵌入式系统的连接方式,通过在虚拟机中创建外部总线仿真模块,配置仿真模块的连接,从而实现虚拟机之间的通信。提出一种基于以太网通信的外部总线仿真结构,以CAN总线仿真为例,在全系统虚拟机QEMU的内部总线上配置与注册外部总线设备,为读写总线设备数据的接口建立共享内存,组织总线协议报文。实验结果表明,通过网络收发报文,可实现总线仿真节点模块之间的数据交换,从而达到仿真总线的数据通信功能。     

基于检测域划分的虚拟机异常检测算法

虚拟机的正常运行是支撑云平台服务的重要条件,由于云平台下虚拟机存在数量规模大、运行环境随时间动态变化的特点,管理系统难以针对每个虚拟机进行训练数据采集以及统计模型的训练。为了提高在上述环境下异常检测系统的实时性和识别能力,提出基于改进k中心点聚类算法的检测域划分机制,在聚类迭代更新步骤上进行优化,以提升检测域划分的速度,并通过检测域策略的应用来提高虚拟机异常检测的效率和准确率。实验及分析表明,改进的聚类算法拥有更低的时间复杂度,采用检测域划分机制的检测方法在虚拟机异常检测中拥有更高的效率和准确率。     

I/O密集型虚拟机的域间通信优化方法

I/O密集型虚拟机需要频繁地进行域间通信,为解决现有虚拟机域间通信效率低、延迟大的问题,提出一种基于双环形缓冲区的用户域与驱动域域间通信优化方法。在用户域中建立与驱动域共享的双环形缓冲区,由虚拟机监控器依据I/O任务表对驱动域的访问权限进行控制,减少处理器模式切换和内存映射开销。实验结果表明,与原虚拟机域间通信机制相比,使用该优化方法后的域间通信机制具有更高的吞吐率和更低的延迟,大幅提高了用户域与驱动域的域间通信性能。     

多核环境下虚拟机VCPU调度研究:问题与挑战

虚拟机VCPU调度策略和机制是影响虚拟机系统性能的关键因素.由于虚拟机系统改变了传统的软件栈结构,简单地将传统操作系统中所采用的调度策略和算法移植到虚拟机监视器层用于虚拟机VCPU的调度,会导致虚拟机系统性能的偏离甚至严重下降,虚拟机系统下层的物理处理器采用多核结构更增加了虚拟机VCPU调度的复杂性.详细介绍并分析了虚...